Molekularbiologische Rekonstruktion von Cyanobakterienpopulationen
Es ist bekannt, dass sich die vom Menschen verursachte Klimaerwärmung und erhöhte Nährstoffzugabe negativ auf die Biodiversität in Seen auswirkt. Insbesondere wird dadurch die Verbreitung schädlicher Cyanobakterien in Seen auf der ganzen Welt gefördert, was die Wasserqualität und das Überleben aquatischer Organismen beeinträchtigt. Der See „Tiefer See“ ist Teil eines umfassenden und langfristigen Monitorings im Rahmen des „TERENO Observatoriums Nordostdeutsches Tiefland“. Mit seinen ausgedehnten Jahresschichtungen ist er ein hervorragendes Archiv zur Rekonstruktion der regionalen Klimadynamik und Landschaftsentwicklung und besitzt großes Potential für die Rekonstruktion von Cyanobakterienpopulationen auf Basis molekularer Methoden. Sedimente aus dem See „Tiefer See“ haben markante Verschiebungen von Bakterienpopulationen zwischen laminierten und nicht laminierten Intervallen gezeigt, doch bisher ist nur wenig über die Cyanobakterienpopulationen, ihre Zusammensetzung und deren Veränderungen vom Holozän bis zum Anthropozän bekannt. Im Rahmen meiner Dissertation möchte ich untersuchen, wie sich Cyanobakterienpopulationen in diesem See in den letzten 6000 Jahren verändert haben und inwieweit sich daraus Rückschlüsse auf den menschlichen Einfluss und andere Umweltfaktoren ziehen lassen. Die beantragte Arbeit bedient sich dafür der Rekonstruktion mikrobieller Gemeinschaftsstrukturen und deren Phylogenie anhand von sedimentärer DNA aus laminierten und nicht laminierten Schichten. Diese molekularen Ergebnisse werden anhand der Klima- und Landschaftsentwicklung der Region interpretiert. Ich werde mich in meiner Arbeit insbesondere auf die räumliche Verteilung von Cyanobakterien konzentrieren, die den toxischen sekundären Metaboliten Microcystin (MC) produzieren. Konkret werde ich Feldforschung, geochemische Analysen, qualitative und quantitative molekularbiologische Analysen, mikrobielle Genetik einschließlich innovativer Techniken wie Hochdurchsatz-Sequenzierung, und statistische Analysen zur Dateninterpretation kombinieren. Die Ergebnisse dieser Dissertation werden zum besseren Verständnis der Entstehung von Cyanobakterienblüten und zur Identifizierung möglicher Veränderungen ihrer Diversität und deren Treiber im Holozän beitragen. Sie erlauben darüber hinaus wertvolle Rückschlüsse, inwieweit laminierte Sedimente geeignete Archive für Cyanobakterienpopulationen in Seen welweit sind.
Stichwörter: Holozän, Anthropozän, Klimawandel, Cyanobakterien, Eutrophierung, Paläolimnologie, Langzeittrends.